Нюанси гідростатичного тиску в свердловині

Зміст:

Під гідростатичним тиском розуміється тиск рідини, яке виникло через сили тяжіння. Таке явище знайшло застосування у фізиці, в медицині і технічної промисловості. Наприклад, кровяний тиск є гідростатичний тиск, який відчувають кровоносні судини. В основному кровяним можна назвати і артеріальний тиск. Дуже часто можна спостерігати, як виникає гідростатичний тиск в свердловині.

Схема свердловини на воду

Схема свердловини на воду.

деякі особливості

Гідравліка має два розділи:

  • гідростатика;
  • гідродинаміка.

Під гідростатику розуміється розділ гідравліки, який вивчає закони тиску рідини, її рівноважного стану. Причому всі явища висловлюють математичні розрахунки. Гідростатичний тиск дуже часто можна зустріти на практиці, наприклад, вимірювання тиску.

Рідина в стані спокою завжди піддається впливу, який отримав назву гідростатичного тиску. Вода постійно тисне на тіло судини. Частинки води, розташовані в верхніх шарах, відчувають невелику силу стиснення, якщо порівнювати з частинками, розташованими на дні.

Гідростатичний тиск відрізняється деякими характерними властивостями:

Таблиця втрат тиску

Таблиця втрат тиску.

  1. Кожна точка поверхні води піддається гидростатическому впливу, яке спрямоване під 90 ° до майданчика, що має дотик виділеного обсягу. Дія тиску здійснюється всередину абсолютно будь-якого обсягу води.
  2. Хоч би куди направлялося гідростатичний тиск, його величина завжди залишається однаковою, що підтвердили зроблені розрахунки.
  3. Координати простору ніяк не впливають на величину гідростатичного тиску.
  4. Вид резервуара, де міститься рідина, наприклад, колодязі, не робить ніякого впливу на величину гідростатичного тиску. Щоб зробити розрахунок, необхідно помножити щільність рідини на розмір висоти резервуара і швидкість вільного падіння.
  5. Однакова кількість рідини, що знаходиться в резервуарах різної форми, тисне з різною силою на днище ємності. Так як такий тиск знаходиться в прямій залежності від розміру стовпа рідини, дуже вузькі судини піддаються більшому впливу в порівнянні з широкими. Тому навіть мала кількість рідини здатне організувати величезний тиск.

Яким буває тиск в свердловині

Коли свердловина піддається інтенсивної експлуатації, виникає зменшення пєзометричного рівня. Внаслідок цього відбувається падіння тиску в свердловині. Звичайно, це дуже невигідно, проте падіння дозволяє викликати прихід гарячої води, яка знаходиться на великій глибині.

Схема кривої відновлення тиску в свердловині

Схема кривої відновлення тиску в свердловині.

Так як розрахунок показав, що чим глибше знаходиться вода, тим вище її температура, при зменшенні в свердловині пєзометричного рівня відбувається підвищення температури рідини. Таке явище можна побачити в Лардерелло. Це явище несе з собою позитивний ефект, завдяки йому можна отримати велику кількість електроенергії.

Буріння свердловин для отримання води, їх подальша експлуатація призводять до порушення натурального природного балансу. Зявляється новий баланс, тобто новітній гідротермальний механізм. Зменшення пєзометричного рівня впливає на тиск, воно починає стрімко знижуватися. В результаті такої шар намагаються зайняти води глибоких шарів, а також інших гідротермальних систем. Саме тому воду з термальних родовищ можна без шкоди свердловині брати набагато більше, ніж вона надходить з природних джерел.

Однак цей обсяг рідини досить відносний. Адже вода в свердловині не нескінченна. Настане такий момент, коли вода в свердловині закінчиться. Щоб виправити становище, доведеться робити поглиблення свердловини, встановлювати насоси для подачі води в свердловині. В результаті підземне тепло стане дуже дорогим. Тому будь-яке родовище вимагає точного розрахунку обсягу води в свердловині, який можна безболісно забирати з колодязя.

Коли буряться свердловини: нюанси

Починати буріння свердловин краще до початку будівництва будинку.

Ударно канатне буріння

Схеми свердловин при ударно канатному бурінні.

Таким чином буде зекономлено чимало коштів і часу. Вода в свердловині зробить будівництво більш зручним, не потрібно буде займатися пошуком водяного джерела.

Для початку робіт потрібно зробити точну планування місцезнаходження всіх обєктів. Виконати розрахунок площі ділянки, врахувати всі нюанси. Звичайно, можна пробурити свердловину і для вже побудованого будинку. Сьогодні дуже багато організацій, які спеціалізуються на організації водопостачання в будь-яких умовах. Такі роботи виконуються на спеціальному технічному обладнанні.

Як зробити розрахунок рівня рідини

Розрахувати рівень, визначити силу напору досить просто. Для цього потрібно знати деякі основні правила. Щоб визначити гідростатичний тиск, потрібно мати:

  • відстань від водної поверхні до точки, де було розпочато вимір;
  • величину питомої щільності;
  • розмір тиску, який чинить зовнішній вплив на середовище.

Якщо виміри виконуються в абсолютно відкритій ємності, потрібно за допомогою перетворювача виміряти величину відносного тиску. Це дозволить не брати до уваги тиск, яке має навколишнє середовище. Розрахункова формула виглядає так:

h = p / ( * g), де:

Схема вимірювання рівня води в свердловині

Схема вимірювання рівня води в свердловині.

  • p - гідростатичний тиск;
  • - величина питомої щільності;
  • g - розмір вільного падіння;
  • h - розмір водяного стовпа.

Якщо застосовується абсолютно закрита ємність, наприклад, використовувана для різних хімічних речовин, провести розрахунок, зробити точні вимірювання набагато складніше. Повітряна маса, яка знаходяться в закритій ємності, впливає на наявну рідину, в результаті утворюється додатковий тиск.

У звязку з цим доведеться скористатися кількома перетворювачами. Один для вимірювання гідростатичного тиску, а інший - впливу, яке створює повітряна маса, що розташовується вище рідини. Для такої роботи бажано, щоб класичні перетворювачі вимірювали однаковий вид тиску, яке може бути:

  • відносним;
  • абсолютним.

Практично підійде будь-який. Для даного випадку розрахунок буде виглядати таким чином:

h = (p2-p1) / (( * g), де:

  • p2 - гідростатичний тиск;
  • p1 - газовий тиск;
  • - питома щільність;
  • g - величина швидкості вільного падіння;
  • h - висота рідини;
  • м - рівень.

Точність Паскаля: основні моменти

Коли проводяться роботи по утворенню вимірювальної системи, необхідно завжди враховувати показання датчика, іноді вони бувають не зовсім точними. Вони залежать від:

  • питомоїщільності;
  • температури навколишнього середовища.

Розмір питомої щільності не завжди буде мати постійне значення. Наприклад, коли вимірюється морська вода, відбувається збільшення питомої щільності. Це відбувається через високий вміст солі.

Як результат - виникає підвищений тиск. Це може бути сприйнято як збільшення висоти рівня, однак ця величина могла не змінитися. В крайньому випадку вона змінилася мінімально.

Коли середовище, в якій проходять вимірювання, які не піддається ніяким змінам, візьмемо, наприклад, паливо для дизельних двигунів, то дозволяється ігнорувати зміну показника питомої щільності.

Схема розрахунку гідростатики

Схема розрахунку гідростатики.

Перепади температури можуть впливати на розмір питомої щільності. Коли відбувається підвищення температури, спостерігається зниження щільності і зростання рівня. Однак гідростатичний тиск, коли відбувається зміна рівня, не в змозі відреагувати на це адекватно.

Форма резервуара надає на тиск кожної рідини певний вплив. Коли проводяться вимірювання, можна побачити підвищення рівня через перепад температури. Величина впливу в цей час може говорити лише про зменшення рівня, коли розширення ємності направлено вгору. Можливо, що величина рівня відповідає дійсності або має місце непропорційне підвищення. Іноді щільність підвищується через падіння навколишньої температури, властивості стають протилежними. Щоб зробити більш точним розрахунок, потрібно провести компенсацію стрибків температури.

Що таке натиск: характеризуючи дані

Під розміром гідростатичного напору розуміються характерні властивості будь-якої рідини, що складається в спокої. Величину сили натиску прийнято вимірювати метрами.

Дані визначення напору виглядають наступним чином:

  • z - геометричний напір;
  • hp - пьезометрические висота.

В основному гідростатичний напір висловлює розмір енергії спокою будь-якої рідини. Приміром, від висоти водонапірної башти залежить сила напору, який надходить у водопровідну систему. Характеристика hp відноситься до розміру тиску. Якщо зявилося надлишковий тиск, значить, воно утворилося в водопроводі, отже, буде мати місце великий напір. Рідина зможе підніматися на будь-яку висоту.

Відлік напору для різних точок рідини проводиться від єдиної горизонтальній площині. Це необхідно для порівняння їх положення. За горизонтальну поверхню може бути взята абсолютно будь-яка поверхня. Якщо труба встановлена горизонтально, в деяких випадках розрахунок проводиться відносно осьової лінії труби. В цьому випадку геометрична висота стає нулем. Дуже часто позначки висоти прирівнюють до абсолютних геодезичним маяках, які беруть відлік від усередненого рівня площині світового океану. У нас в країні рівень відраховується від поверхні Балтійського моря.

Найважливішою особливістю гідростатичного напору є його однакова величина стосовно всіх точок спокою води, які мають гідравлічну звязок. Розрахунок довів, що сила напору дорівнює на будь-якій глибині, хоча тиск може бути різним.

У відкритому резервуарі величину напору точки водної поверхні знайти дуже просто. Потрібно від горизонтальної поверхні заміряти відстань до відкритого рівня води, що зазнає атмосферний тиск.


» » » Нюанси гідростатичного тиску в свердловині